Практическое занятие № 32

Тема: Абсорбция. Адсорбция.

Цель работы: Изучить конструкцию адсорберов периодического и непрерывного действия.

Порядок выполнения работы:

21. Записать в тетради тему практической работы.

22. Ознакомится с конструкцией и принципом адсорберов периодического и непрерывного действия.

23. Произвести сравнительный анализ

24. Записать вывод о проделанной практической работе.

25. Ответить на контрольные вопросы.

Содержание работы: Адсорбцией называют процесс поглощения газов или паров из газовых смесей или распространенных веществ из растворов твердыми поглотителями – адсорбентами.

Адсорберы по организации процесса делятся на аппараты перио­дического и непрерывного действия.

Адсорберы периодического действия бывают с неподвижным и псевдоожиженным слоем адсорбента. Для очистки растворов в спиртовом и водочном производствах применяют также емкостные адсорберы с механическим перемешиванием.

Вертикальный цилиндрический адсорбер (рис. 1.) — наиболее распространенная конструкция адсорберов периодического действия. Слой гранулированного адсорбента загружается через верхние люки на колосниковую решетку (2). Выгрузка адсорбента происходит через нижние люки. Такие адсор­беры используют для адсорбционной очистки парогазовых смесей и жидких растворов. Для подачи исходных смесей и острого пара адсорбер снабжен соответствующими штуцерами. Исходная жидкая смесь, как правило, подается снизу вверх через кольцевую трубу. Парогазовая смесь может поступать и сверху вниз. В этом случае при десорбции острый пар подается через кольцевую трубу.

Процесс в представленном адсорбере проходит в четыре стадии: адсорбция, десорбция, сушка, охлаждение адсорбента.

После отработки адсорбента возникает задача регенерации слоя поглотителя. Десорбция адсорбированного вещества из адсорбента является необходимой стадией технологического процесса, которая решает две задачи: извлечение вещества и регенерацию адсорбента.

Очищенная парогазовая смесь

Рис. 1. Адсорбер с неподвижным слоем адсорбента: 1 — корпус; 2 — колосниковая решетка; 3 — кольцевая труба; 4 — адсорбент

Адсорбент

Рис. 2. Адсорбер с кольцевым слоем

адсорбента: 1— корпус; 2, 3 — внутренняя и внешняя цилиндрические решетки; 4 — адсорбент

Основной метод десорбции — вытеснение из адсорбента погло­щенных компонентов с помощью веществ (например, насыщенного водяного пара), обладающих лучшей адсорбционной способностью. Для увеличения скорости десорбции процесс часто проводят при повышенных температурах.

Вертикальный адсорбер с неподвижным кольцевым слоем адсорбента (рис. 2) предназначен для поглощения компонентов из парогазовой смеси. Адсорбер пред­ставляет собой вертикальный корпус (1), внутри которого между пер­форированными сетками (2,3) расположен слой адсорбента (4). На стадии адсорбции парогазовая смесь подается в нижнюю часть адсорбера и распределяется по кольцевому сечению адсорбента. Пройдя через слой адсорбента, очищенная парогазовая смесь выходит через цент­ральный патрубок. На стадии десорбции водяной пар подается в адсорбер через центральный патрубок.

Смесь паров десорбированного компонента и воды удаляется через нижний боковой штуцер. Для сушки адсорбента подается горячий воздух, а для охлаждения — холодный. После охлаждения адсорбента цикл работы повторяется. Загрузка адсорбента происходит через верхние люки, а выгрузка — через нижнюю течку.

Адсорбер с псевдоожиженным слоем (рис. 3.) заполнен мелкозернистым адсорбентом. Исходная смесь подается снизу под распределительную решетку (2) при скорости, превыша­ющей скорость псевдоожижения частиц адсорбента. При этом слой расширяется и переходит в подвижное состояние. Проведение адсорбции в псевдоожиженном слое значительно интенсифици-рует процесс массообмена и сокращает продолжительность процесса.

Адсорберы реакторного типа с механическим и пневматическим перемешиванием используются для очистки спиртоводочных растворов. Адсорбер представляет собой цилиндриче­ский корпус с эллиптическим днищем. Внутри корпуса вращается лопастная мешалка. Раствор заливается в адсорбер через верхний патрубок, адсорбент загружается через верхний люк. Суспензия сливается из аппарата через нижний патрубок и поступает на фильтр, где разделяется. Активный уголь направляется на регенецию в десорбер.

Рис. 3. Адсорбер с псевдоожиженным слоем:

1 — корпус; 2 — распределительная решетка; 3 — сепаратор

Рис. 4. Адсорбер с движущимся слоем пар адсорбента:

1 — холодильник; 2 — распределительные тарелки; 3 — подогреватели; 4 — шлюзовой затвор; 5 — рас­пределитель острого пара; 6 — распределитель

исходной смеси.

Адсорбционные установки с адсорберами перио­дического действия состоят из нескольких аппаратов, работающих попеременно. Часть адсорберов работает в стадии адсорбции, в то время как в других происходит регенерация адсорбента.

Адсорберы непрерывного действия бывают с движущимся плот­ным или псевдоожиженным слоем адсорбента.

Адсорберы с движущимся слоем зернистого адсорбента представляют собой полые колонны с перегород­ками и переливными патрубками и аппараты с транспортирующими приспособлениями. На рис.4. показан многосек­ционный колонный адсорбер для очистки парогазовых смесей, состоящий из холодильника (1), подогревателя (3) и распределительных тарелок (2).

В первой секции адсорбент охлаждается после регенерации. Эта секция выпол­нена в виде кожухотрубчатого теплообменника. Охлаждающая жидкость подается в межтрубное пространство теплообменника, а адсорбент проходит по трубам.

Вторая секция представляет собой собственно адсорбер, в котором адсорбент взаимодействует с исходной парогазовой смесью. Из первой секции во вторую адсор­бент перетекает через патрубки и распределительные тарелки, обеспечивающие рав­номерное распределение адсорбента по сечению колонны и служащие затворами, раз­граничивающими первую и вторую секции. Далее адсорбент поступает в десорбционную секцию, представляющую собой кожухотрубный теплообменник, в которой на­гревается и взаимодействует с десорбирующим агентом — острым водяным паром. Регенерированный адсорбент удаляется из адсорбера через шлюзовой затвор.

Адсорберы с псевдоожиженным тонкозернистым адсорбентом бывают одноступенчатыми и многоступенчатыми.

Одноступенчатый адсорбер с псевдоожи­женным слоем показан на рис. 5. Он представляет собой цилиндрический вертикальный корпус (3), внутри которого смонтиро­ваны газораспределительная решетка (2) и пылеулавливающее устрой­ство типа циклона (1). Адсорбент загружается в аппарат сверху через трубу и выводится через трубу снизу. Исходная парогазовая смесь вводится в адсорбер при скорости, превышающей скорость начала псевдоожижения, под газораспределительную решетку через ниж­ний патрубок, а выводится через верхний патрубок, пройдя предва­рительно пылеулавливающее устройство.

Рис. 5. Одноступенчатый адсорбер непрерывного действия с псевдоожижен-

ным слоем:

1— пылеулавливающее устройство; 2 — газо­распределительная решетка; 3 — корпус